电化学快速合成UiO-66及构建电化学传感器检测Cd^(2+)

由于目前合成UiO-66需要高温和长时的苛刻条件,本文采用电化学方法,在无需添加锆盐、常温和2 h的条件下快速合成出UiO-66,并用其制备UiO-66/玻碳电极(GCE)构建电化学传感器检测Cd^(2+)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、 X射线衍射(XRD)和比表面积(BET)的表征及分析可知,合成的UiO-66为菱形十二面体结构,结晶度良好,比表面积较大,可达到1 054.455 m^(2)/g,总孔隙体积为0.709 cm3/g。同时,探索出最佳检测条件为:NaAc-HAc缓冲溶液pH值为5、富集电压为-1.0 V、富集时间为120 s。在最佳检测条件下,基于UiO-66构建的电化学传感器对Cd~(2+)的检测灵敏度为4.10 AM^(-1),最低检测限为0.037μM,显示出较好的检测Cd^(2+)性能,并且具有良好的重现性、稳定性和抗干扰性。回收实验表明,检测实际汾河水样效果良好。

基于Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)-全氟磺酸纳米复合材料的铅离子电化学传感器

采用Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)-全氟磺酸复合材料修饰玻碳电极(GCE),基于电化学传感原理,使用阳极方波伏安法检测水中微量的铅离子。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、Raman光谱分析仪和X射线光电子能谱仪(XPS)进行物理表征。结果表明Fe_(3)O_(4)已较均匀地分布在MoS_(2)上。为了得到良好的实验效果,优化醋酸盐(Hac-NaAc)缓冲溶液的pH值为3.6,最佳沉积时间为120 s,最佳沉积电位为-0.6 V,在滴加5μL的Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)和5μL的全氟磺酸条件下进行测试,实验结果表明在0.1~0.6μmol·L^(-1)铅离子浓度范围,Fe_(3)O_(4)-MoS_(2)-全氟磺酸-GCE传感器的线性度良好,灵敏度和检测限分别为25.05μA/(μmol·L^(-1))和0.11μmol·L^(-1)。该检测方法快速便捷,具有低成本、高效率和易操作的特点。

TiO_(2)复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。

NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系中Cu^(2+)在钛电极表面的电沉积反应为不可逆过程,且为双电子一步转移过程,控制步骤为扩散控制;Cu^(2+)在钛电极上的成核机理接近于瞬时成核。该研究成果可为NH_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)体系隔膜电解铜工艺提供理论参考。

SO_(2)对电化学传感器测定H_(2)S的影响

H_(2)S是固定污染源废气监测的重要成分。该研究选用几款H_(2)S电化学传感器和一款紫外荧光H_(2)S在线分析仪进行比对实验,系统研究了SO_(2)对H_(2)S测定结果的干扰程度、SO_(2)对H_(2)S电化学传感器灵敏度的影响,并探讨了SO_(2)对H_(2)S的干扰产生的原因。研究结果表明:紫外荧光分析仪测定H_(2)S时,示值和灵敏度不受固定污染源废气中SO_(2)的干扰;电化学传感器测定固定污染源废气中H_(2)S时,SO_(2)会对H_(2)S测定值有影响,SO_(2)质量分数越高,对H_(2)S测定值的干扰越大,而即使100μg·g^(-1)的SO_(2)仍然使H_(2)S示值增大很多;SO_(2)质量分数越大,H_(2)S电化学传感器的灵敏度降低越多。

基于PBP2a特异性识别的电化学免疫传感器检测耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

目的构建一种高性能的电化学免疫传感器用于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)检测。方法制备MWCNT-PDA-AuNPs纳米复合物修饰至金电极表面,将MRSA标志蛋白PBP2a的抗体连接于纳米复合物表面,用牛血清白蛋白(BSA)封闭非特异性位点,得到一种检测MRSA的电化学免疫传感器。通过对传感器构建过程关键因素的考察确定最优条件,考察其线性范围及检出限,最后对传感器性能进行评价。结果通过CV、EIS表征分析确定传感器的成功构建;明确最优构建条件为:MWCNT-PDA∶AuNPs混合比例为1∶2,材料干燥温度为37℃,抗体孵育时间为1 h,样本孵育时间为30 min;MRSA在20 CFU/ml~2.0×10^(7)CFU/ml范围内浓度对数值与DPV峰电流值呈良好的线性关系,回归方程为I(μA)=-6.72lgC+84.26(R^(2)=0.9878),检出限为1 CFU/ml;传感器不易被杂质蛋白干扰,其对低、中、高浓度MRSA重复测定结果RSD分别为4.18%、3.59%、4.38%(n=8),保存20 d内,传感器电信号不低于初始的92%;传感器对低、中、高浓度MRSA样本检测回收率与平板计数法基本一致。结论该电化学免疫传感器构建简便,检测迅速、准确,灵敏度高,具有良好的特异性、重复性和稳定性,可以作为MRSA临床检测的备选方法。

基于蛋白质-RuO_(2)纳米颗粒构建电化学免疫传感器超灵敏检测甲胎蛋白

本文采用蛋白质牛血清白蛋白(BSA)为模板,绿色合成稳定、生物相容性好的金属氧化物纳米材料(BSARuO_(2)),基于此构建了一种夹心型免疫传感器,实现甲胎蛋白(AFP)的超灵敏检测。

基于p-n异质结CuO/TiO_(2)复合物高效的载流子分离能力构建超灵敏AFP光电化学分析

将TiO_(2)纳米粒子与Cu(pta)MOFs复合,通过高温煅烧策略制得CuO/TiO_(2)复合物.在最优实验条件下,基于复合物对可见光更强的吸收利用效率,CuO/TiO_(2)修饰的ITO电极展现出显著的光电化学(PEC)响应信号,其光电流值(59.4μA)分别是单组分TiO_(2)和CuO粒子的15.5和7.4倍.线性扫描伏安法(LSV)测试结果证实CuO/TiO_(2)/ITO电极比CuO和TiO_(2)材料具有更大的LSV响应强度.这可归因于获得的薄片层状CuO粒子及其兼有的多孔隙特征促进了光的多重散射/反射效应,同时CuO/TiO_(2)复合材料具有的典型p-n异质结构(能级带隙匹配)大幅促进了光生电荷载流子(e^(-)/h^(+))的分离与转移.选用戊二醛(GA)作为交联手臂分子,通过温和的醛胺反应将壳聚糖(CS)和anti-AFP抗体组装于CuO/TiO_(2)/ITO电极表面,再用牛血清蛋白(BSA)封闭活性位点,构建出PEC传感平台(BSA/anti-AFP/GA-CS/CuO/TiO_(2)/ITO),实现了对不同浓度甲胎蛋白(AFP)的高灵敏检测(检出限达到2.63×10^(-4) ng/mL).制备的传感电极同时展示出良好的稳定性和选择性.

CuS@MnO_(2)核壳材料的制备及其在多巴胺电化学传感器中的应用

通过水热法制备了CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片核壳材料,笼状结构作为支撑载体为材料提供坚固的骨架,避免了片层结构的团聚。将CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片/玻碳电极用于对多巴胺浓度检测,结果表明,CuS纳米笼@MnO_(2)纳米片/玻碳电极在0.02~8.78μmol/L和13.78~112.78μmol/L两段线性范围内的灵敏度分别为619.9μA/[mmol/(L·cm^(2))]和318.7μA/[mmol/(L·cm^(2))]。复合材料电极的灵敏度显著优于单一组分的MnO_(2)纳米片/玻碳电极和CuS纳米笼/玻碳电极,且具有优异的选择性、重复性以及较好的稳定性。

碳布基树枝状PbO_(2)在H_(2)O_(2)电化学传感器中的应用

碳布支撑的树枝状PbO_(2)复合电极制备过程简单、成本低、电化学性能良好,为H_(2)O_(2)的检测提供了一种简便可行的途径。文章利用电化学沉积法,通过控制沉积方式和沉积条件,获得了碳布支撑的树枝状PbO_(2)电极(CC-dendritic PbO_(2))和聚集状PbO_(2)电极(CC-agglomerated PbO_(2)),并作为H_(2)O_(2)电化学传感器的电极使用。结果表明:相较于CC-agglomerated PbO_(2),CC-dendritic PbO_(2)对H_(2)O_(2)具有良好的电化学催化活性和选择性,其线性响应范围为5×10^(-6)~1.19×10^(-2)mol/L,检测限为0.781μmol/L(S/N=3);基于这一电极所构建的电化学传感器可以实现实际环境水样中H_(2)O_(2)的检测。

基于聚吡咯/TiO_(2)纳米管阵列的邻苯二甲酸二乙脂分子印迹光电化学传感器

以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为模板分子,以吡咯为功能单体,在阳极氧化制备的TiO_(2)纳米管阵列(TiO_(2) NTs)中,通过电聚合法沉积分子印迹聚吡咯(MIP-PPy),构建MIP-PPy/TiO_(2) NTs传感器,用于光电化学检测DEP。采用恒电位i-t曲线和交流阻抗法研究了光电化学传感器的性能。结果表明:MIP传感器对DEP分子表现出优异的光电化学响应和识别能力,在含0.5 mg/L DEP的0.1 mol/L Na 2 SO 4水溶液中,MIP-PPy/TiO_(2) NTs修饰电极的光电流变化明显大于非印迹PPy/TiO_(2) NTs(NIP-PPy/TiO_(2) NTs)修饰电极。MIP-PPy/TiO_(2) NTs传感器的光电流与DEP浓度在0.05~2.80 mg/L范围内呈良好的线性关系,线性方程I(μA)=1.026+1.156 c(mg/L),检出限为0.02 mg/L(S/N=3)。

SF_6分解物检测中红外和电化学SO_2传感器性能的研究

利用动态配气系统将指定浓度的SO_2气体导入分解物检测仪中,对比研究了以SF_6气体为底气时SO_2红外和电化学传感器的准确性、稳定性和响应时间等测量特征。通过对以SF_6和N2为底气的SO_2气体浓度的反复测量,探究了由于SO_2和SF_6气体吸收红外光波长较为接近,SF_6气体对SO_2红外传感器测量性能的影响;实验表明:二种气体的交叉影响使得SO_2红外传感器的测量稳定性发生劣化。此外,通过对同一测量条件下多台SO_2电化学法传感器的测试,验证了传感器性能对比实验中,个性差异较大的SO_2电化学传感器所表现出的测量特性具有一定共性,并在文末给出了提高电化学传感器测量准确性的可行建议。

基于FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)的新型电化学传感器快速检测过氧化氢

当过氧化氢(H_(2)O_(2))超过一定量时,容易造成环境污染及生物体受损乃至致死。因此,简单、灵敏的H_(2)O_(2)检测方法的开发十分重要。本项目合成铂/三氧化二铁(Pt/Fe_(2)O_(3)),将其与聚苯胺(PANI)滴涂在FTO电极上,首次得到FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)复合电极,成功构建了一种检测H_(2)O_(2)的新型电化学传感器。在最佳优化实验条件下,实现了H_(2)O_(2)的定量检测,其线性范围为0.2~3.6 mg/mL,检出限为0.4 mM(S/N=3),最佳响应时间为3 min。同时,该传感器展现出良好的选择性和重现性,也能用实际样品的测定。

基于AuPt/β-CD-RGO构建的H_(2)O_(2)电化学传感器性能研究

在水相中制备β-环糊精修饰氧化石墨烯(β-CD-GO),并采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对材料进行表征。利用恒电位电沉积技术将β-CD-GO电还原到玻碳电极(GCE)表面,以制备β-环糊精修饰还原氧化石墨烯(β-CD-RGO)修饰GCE;以β-CD-RGO修饰GCE为工作电极,进一步采用恒电位电沉积技术将Au与Pt纳米粒子共同电沉积到β-CD-RGO修饰GCE表面,得到AuPt/β-CD-RGO修饰GCE,即过氧化氢(H_(2)O_(2))电化学传感器。基于AuPt/β-CD-RGO修饰GCE,文章采用循环伏安法研究H_(2)O_(2)的电化学行为,并探索电沉积时间对H_(2)O_(2)电催化活性的影响,以期为纺织等行业H_(2)O_(2)电化学检测方法的建立提供依据。

基于硫掺杂的钨酸铋缺陷型纳米材料Bi_(2)WO_(6-X)S_(X)的光致电化学生物传感器

以掺硫的钨酸铋(Bi_(2)WO_(6-x)S_(x))为底物材料,利用目标物诱导酶辅助双信号扩增策略,构建了一种用于检测肿瘤标志物microRNA-141的光电化学(PEC)生物传感器。结果表明,S掺杂引入的缺陷可以改变Bi2WO6的能带结构,有效地提高电荷分离效率,从而提高光电性能。有缺陷的Bi_(2)WO_(6-x)S_(x)产生了显著增强的PEC信号,用于构建超灵敏的传感平台。此外,在目标物诱导双信号放大策略的帮助下,可以将少量目标物转化为多重产物DNA,进而将二氧化硅纳米颗粒固定在光电极上形成SiO_(2)-DNA纳米簇,从而降低光电流。构建的PEC生物传感器在1 fmol/L~10 nmol/L范围内表现出对于microRNA-141的优异检测性能,检测下限(LOD)为0.3 fmol/L。

功能纳米材料应用于电化学新冠病毒生物传感器的研究进展

新冠疫情暴发对全球公共卫生构成了巨大威胁,病毒的快速、准确诊断对新冠疫情防控具有至关重要的作用。近年来,以纳米材料为基础的电化学传感技术在快速、高灵敏度/高特异性分子诊断方面显示出巨大的潜力。本文简要介绍了新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的结构特征及常规检测方法,总结了电化学生物检测相关传感特点和机制。在此基础上,详细评述了金纳米材料、氧化物纳米材料、碳基纳米材料等为基础的电化学传感器用于快速、准确检测新冠病毒的研究进展。最后,展望了基于电化学传感技术在未来生物分子诊断中的应用。

电厂飞灰对SO_(2)电化学传感器测量准确度的影响

针对监测火电厂周围空气污染物时,SO_(2)电化学气体传感器出现测量不准和使用寿命较短等问题,以山西省朔州市某煤矸石发电厂飞灰为研究对象,在分析飞灰形貌特征的基础上,通过理论计算得到飞灰沉降速度和不同时间沉积量,通过实验测试飞灰对SO_(2)传感器测量误差的影响。研究结果表明:飞灰直径分布范围4~10μm,飞灰沉降速度2.25×10^(-3) m/s,1天沉积量为1.55 mg;飞灰沉积时间会影响传感器测量误差,沉积时间越长,传感器中气体扩散面积s和扩散系数K减小,传感器测量误差越大;飞灰沉积条件下气体质量浓度越大,气体到达工作电极区域速度越快,在有限响应时间内检测到的有效SO_(2)质量浓度越高,传感器测量误差越小;在飞灰较多环境下使用SO_(2)电化学传感器时,建议加装孔径小于4μm透气滤膜防尘并定期清理沉积飞灰。

检测痕量Hg^2＋的DNA电化学生物传感器

通过自组装方法将修饰有二茂铁基团的富T序列DNA分子(DNA-Fc)固定在金电极表面,得到了一种基于DNA修饰电极的电化学汞离子(Hg2+)传感器.当溶液中有Hg2+存在时,Hg2+可与修饰电极上DNA的T碱基发生较强的特异结合,形成T-Hg2+-T发卡结构,使DNA分子构象发生改变,其末端具有电化学活性的二茂铁基团远离电极表面,电化学响应随之发生变化.示差脉冲伏安法(DPV)结果显示:DNA末端二茂铁基团的还原峰在0.26V(vs饱和甘汞电极(SCE))附近,峰电流随溶液中Hg2+浓度的增加而降低;Hg2+浓度范围在0.1nmol·L-1-1μmol·L-1时,电流相对变化率与Hg2+浓度的对数呈现良好的线性关系.该修饰电极对Hg2+的检测限为0.1nmol·L-1,可作为痕量Hg2+检测的电化学生物传感器.干扰实验也表明,该传感器对Hg2+具有良好的特异性与灵敏度.

基于电化学的固态CO_2传感器研究进展

用于检测环境中气体的电位传感器已经在传感器技术领域发展为一个成熟的方向。由于在各个行业有着广泛的应用,可靠廉价的CO2传感器有着巨大的市场潜力。总结了基于电化学的固态CO2传感器类型,分析了它们的检测过程,提供关于其传感原理和特性研发的广泛概述,并描绘了基于电化学的固态CO2传感器在未来各种应用的可能性。

NH2-MIL-125(Ti)/TiO2纳米复合材料分子印迹光电化学传感器的构建及测定蔬菜中毒死蜱

以NH2-MIL-125(Ti)/TiO2纳米复合材料为载体,毒死蜱为模板分子,戊二醛为交联剂,采用电聚合的方法合成了毒死蜱分子印迹聚合物膜,并以此印迹膜构建光电化学传感器,采用电流-时间法(I-t)对蔬菜中毒死蜱进行检测,结果表明在1.0×10^-8~2.0×10^-6 mol/L浓度范围内与峰电流线性良好,相关系数为R^2=0.992 3,检测限为2.0×10^-9 mol/L,并且具有较高的选择性识别能力、良好的再生性和稳定性。方法实现了蔬菜样品中痕量毒死蜱的检测。